Технология и комплексная механизация открытых горных работ

1300

1400

1500

2100

1400

6

Верхняя граница добычи на глубине, hд, м

60

50

70

80

90

100

70

60

100

80

7

Грузопоток по п.и. в смену, Wп м3/см

5100

5000

4800

4900

5000

5200

4900

5000

5200

5100

8

Расстояние от забоя до отвала, м

3000

2500

2300

2400

2500

2600

2400

2500

3200

2700

9

Расстояние перемещения породы по поверхности, м

3500

3000

2900

2800

3000

3100

2600

2800

3200

3000

10

Предел прочности вскрышных пород

на сжатие, усж,

МПа

130

120

100

120

110

130

120

125

115

110

11

Предел прочности вскрышных пород

на сдвиг, усдв, МПа

31

30

29

30

31

32

33

29

32

30

12

Предел прочности вскрышных пород

на растяжение, усдв, МПа

10,5

11,0

11,5

10,0

10,5

12,0

11,5

10,0

10,5

11,0

13

Плотность породы, г, Н/дм3

32

31

30

31

32

33

32

30

31

31

14

Средний размер отдельностей в массиве, lср, м

0,08

0,07

0,09

0,08

0,07

0,08

0,09

0,08

0,09

0,07

IV. Оформить отчёт по практической работе № 14 на листах формата А 4 с общим титульным листом и защитить его.

3.3 Выбор вида транспорта. Расчет железнодорожного транспорта

Практическая работа № 15

Тема: Выбор вида транспорта. Расчет железнодорожного транспорта

Задание:

I. Выписать и изучить основные термины и понятия по теме. Контрольные вопросы:

1. Назовите условия применения железнодорожного транспорта на карьерах?

2. Дайте характеристику основных технологических параметров думпкаров.

3. Назовите особенности применения электровозов и тепловозов на карьерах.

4. В чем заключается различие тяговых характеристик электровозов и тепловозов?

5. Дайте характеристику путей и путевого развития.

II. Пример. Рассчитать показатели железнодорожного транспорта.

Дано: расстояние транспортирования Lгр = Lпор = 3 км; временные пути в забое 1,8 км, длина траншеи - 2,6 км; продолжительность смены Tсм = 8 ч; показатель трудности транспортирования Пт = 10,0; грузооборот Wсм = 9900 м3/см; годовой грузооборот по горному массиву 9,9 м3 *103; руководящий уклон траншеи iр = 40%о; экскаватор ЭКГ-8И; длина ограничивающего перегона Lогр = 2,6 км; количество путей - 2; блокировка автоматическая; породы -- взорванный кремнистый песчаник.

Решение

Для транспортирования песчаника с учетом годового грузооборота и расстояния транспортирования принимается железнодорожный транспорт (электровозная тяга, тип электровоза - ОПЭ-2, тип думпкара 2ВС-105).

Выбираются вид тяги, тип локомотивов и вагонов.

Грузооборот в час

Wч= м3/час

При анализе исходных данных устанавливаем - наиболее приемлемый тяговый аппарат ОПЭ-2.

Технические характеристики ОПЭ-2:

Напряжение на токоприемнике 10000 В

Состав агрегата ЭУ - МД - МД

Сцепная масса агрегата 372 т

Масса электровоза управления 120 т

Масса моторного думпкара 82 т

Грузоподъемность моторного думпкара 44 т

Число тяговых двигателей 12

Нагрузка на ось 310 кН

Минимальный радиус кривой 80 м

Мощность часового режима 2000 кВт

Сила тяги часового режима 662 кН

Скорость часового режима 29,5 км/час

Максимальная скорость 65 км/час

Нормы проектирования и практика работ определяют наиболее целесообразным вагоном к электровозу ОПЭ-2 - думпкар 2ВС-105

Техническая характеристика выбранного думпкара 2ВС-105

Грузоподъемность 105 т

Объем кузова геометрический 48,5 м3

Масса тары вагона 48 т

Коэффициент тары 0,45

Число осей 6

Нагрузка на ось 250 кН

Число разгрузочных цилиндров 6

Угол наклона кузова при разгрузке 45

1.1. Расчет количества вагонов в составе и полезной массе поезда

nв=

nв - количество вагонов в поезде

qт - масса тары вагона = 48 т

qгр - грузоподъемность = 105 т

Рсц - сцепной вес агрегата = 372 т

kсц - коэффициент сцепления движущихся колес с рельсами = 0,160,34

nм - количество моторных думпкаров =2

qтм - вес моторного думпкара = 82 т

qгрм - вес груза в моторном думпкаре = 44 т

iр - руководящий подъем = 40‰

о - удельное сопротивление движения = 30-45н/т

nв= ваг.

Принимаем 9 вагонов, nв=9 вагонов.

Полезная масса поезда при использовании тяговых агрегатов рассчитывается по формуле:

Qгр=

Qгр==

= т.

Проверяем по формуле

Qг=nвqгр=9*105=941 тн

1.2. Режим работы и производительность локомотивного состава

Время рейса

Тр=tn+ tгр+ tp+ tпар+ tож

tn=

Vсг- геометрическая емкость состава, м3;

Vсг = nвVвг=9*48,5=437 м3

tнв - коэффициент наполнения вагона tнв=0,9;

Qэкс - эффективная (техническая) производительность экскаватора ЭКГ-8И,

Qэкс=404 м3/час;

kрв - коэффициент разрыхления породы в вагоне

tn = час

Продолжительность движения

tдв =

Lгр, Lпар - длина пути с грузом и порожняком

Vmпр - техническая скорость по паспорту

tдв = час

Время разгрузки состава

tр=nр=11*0.03час=0,33 час

Тр=0,75+0,48+0,33+0,15=1,7 час

tож - время ожидания tож = 0,15 час

Техническая производительность локомотивного состава (м3/час)

Qт л с =

Vсг - коэффициент емкости состава Vсг =437 м

kn - коэффициент влияния трудности транспортировки породы

kn=

Пmn - паспортный показатель трудности транспортировки Пm=10; Пmn=7

- коэффициент использования пробега = 0,5

=

Vmпр - скорость движения локомотивного состава км/час

Vmпр=

Qт л с= м3/час

tр - время разгрузки состава tр=0,3 час

1.3. Пропускная и провозная способность ограничивающего перегона

Перегоны двухпутные:

Пропускная способность (поездов в смену) в грузовом направлении

Nгр = =0,02

Lогр - длина участка ограничивающего движение Lогр=2,600 м

Nгр = поездов в смену

Vгр - скорость с грузом ранее приняли 20 км/час

Проверяем по сменному грузообороту

Nсм=9900 м3/см

Nрас=fN

f - коэффициент резерва пропускной способности (f=0,85)

Nрас=0,85*48=41 поезд/смену Провозная способность перегона

М=NрасчVсг=41*437=17480 м3/смену

Проверка соответствия провозной способности перегона сменному грузообороту карьера

М=17480 м3/см W = 9900м3/см

Число рабочих локомотивных составов

Nс=

Wс - грузооборот в сутки

kрезерв=1,21,25

Т - время работы в сутки локомотивного состава 20 часов.

Принимаем 4 электровоза (тяговый агрегат ОПЭ-2). Инвентарный парк агрегатов увеличим на 35% Nин э=5,4. Итого принимаем 6.

Количество думпкар ВС-105:

Nваг=Nииэ*Пв=6*9=54 вагона

из расчета 25% резерва Nваг=68 думпкар.

III. Выполнить расчеты по исходным данным табл. (по последней цифре)

№	Наименования данных	№ вариантов
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Расстояние транспортирования lгр = lпор, км	7	8	9	10	6	5	12	8	10	8
2	Продолжительность смены Тсм , ч	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8
3	Показатель трудности транспортирования, Пт	7,2	7,0	7,5	7,6	7,1	7,2	7,3	7,4	7,5	7,1
4	Грузооборот W, м3/ч;	4000	4100	4200	4300	3900	3800	4000	4500	4200	4100
5	Руководящий уклон траншеи iр ; %о	40	40	40	40	40	40	40	40	40	40
6	Экскаватор ЭКГ-8И	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
7	Длина ограничивающего перегона LОгр ; км	1,2	1,5	1,1	1,3	1,2	1,3	1,0	1,1	1,0	1,2
8	Количество путей	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2

IV. Оформить отчёт по практической работе № 15 на листах формата А 4 и защитить его.

3.4 Расчет автотранспорта

Практическая работа № 16

Тема: Расчет показателей автотранспорта

Задание: I. Выписать и изучить основные термины и понятия по теме. Контрольные вопросы:

1. Характеристика карьерных дорог и подвижного состава автотранспорта. 2. Расчет парка подвижного состава автотранспорта и пропускной способности автодорог. 3. Условия применения автотранспорта на карьерах. 4.В чем заключаются особенности покрытия автодорог для карьерного автотранспорта?

5. Назовите условия применения различных типоразмеров автосамосвалов? 6. Какие показатели характеризуют технологическую и эксплуатационную характеристику карьерного автотранспорта?

II. Пример. Рассчитать показатели автомобильного транспорта

Дано: расстояние транспортирования 2,5 км; количество полос движения -- 2; покрытие дороги -- щебеночное; экскаватор ЭКГ-8И; породы -- взорванный кремнистый песчаник; грузооборот Wчас = 4000 м3/ч.

Решение

Для транспортирования горной массы из забоев до перегрузочных площадок применяем автосамосвал БелАЗ-54У с грузоподъёмностью 75 тонн. Касательная сила тяги:

F =

где: N = 850 лс -- эффективная мощность, развиваемая на валу двигателя;

= 20 км/час -- скорость движения;

nn = 0,85 -- кпд передачи между валом двигателя и ведущими колесами;

nk = 0,9 -- кпд ведущего колеса.

Полное сопротивление движению машины:

W = Р*(wo1 + i) = 123*(20 + 60) = 9840 кг с,

где: Р = 123 т -- полный вес автосамосвала с грузом;

wo1 = 20 кг с/т -- удельное сопротивление движению;

i = 60 кг с/т -- удельное сопротивление от подъёма;

Касательная сила тяги:

Fк = Рщ* = 104,55*0,5 = 52275 кг с,

где: Рщ = 0,85*Р = 0,85*123 = 104,55 кг с -- сцепной вес;

а= 0,5 -- коэффициент сцепления колёс с грунтом.

Определяем вес руды в ковше экскаватора ЭКГ-8И:

gk =

где: Е = 8 м3 -- ёмкость ковша ЭКГ-8И; kn = 0,9 -- коэффициент наполнения ковша;

kp = 1,5 -- коэффициент разрыхления пород;

= 3,4 т/м3 -- объёмный вес породы;

Количества ковшей для загрузки БелАЗ-549:

n = Q/qk = 75/16 =4,68 5 ковшей.

Вес руды в кузове после загрузки: Qр=16*5 = 80т.

Коэффициент загрузки автосамосвала: Kз = 80/75 = 1,07

Полное время оборота автосамосвала:

Тоб = tп+ tгр + tпор + tр+ tдоп = 3,3 + 6,6 + 1,5 + 2 = 13,4,

где:

tп = tц*n = 40*5 =200 сек = 3,3 мин.

-- время погрузки экскаватора одной машины;

tгр -- время движения с грузом;

tпор -- время движения порожняком

tр =1,5 мин. -- время разгрузки;

tдоп = 2 мин. -- дополнительное время на маневр.

Эксплуатационная производительность самосвала:

Пз = Пчас* tсм *кн= 358*8*0,85 = 2434 т/см,

где: Пчас - часовая производительность автосамосвала;

Пчас = 60* Qз / Тоб =60*80/13,4 = 358 т/час

tсм = 8 час -- производительность смены;

кн -- 0,35 -- коэффициент неравномерности.

Необходимое число автомашин для обслуживания одного экскаватора работы карьера:

где: L = 1,4 км -- дальность транспортировки;

tп = 3,3 мин. -- время погрузки автосамосвала;

1 = 20 км/ч -- скорость движения автосамосвала с грузом;

2 = 35 км/ч -- скорость движения порожнего автосамосвала;

ip= 3 % -- руководящий уклон пути.

Автодороги в карьере принимаем 2-ой категории. Дорожное покрытие постоянных внутрикарьерных дорог выполнено сборно-разборными плитами из железобетона четыре временные дороги имеют щебеночное покрытие.

Ширина проезжей части -- 12 метров.

Проезжая часть дороги ограждена от бровки уступа предохранительным валом высотой 1,5 метров.

Максимальный уклон автодороги не более 80 %о. Дорожное полотно карьерных автодорог поддерживается специальной дорожной службой, производящей подсыпку полотна щебёнкой, выравнивание автогрейдерами и бульдозерами.

Выполнить расчеты по исходным данным табл. (по последней цифре цифра).



№	Наименования данных	№ вариантов
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Расстояние транспортирования 1гр = lпор, км	2,5	3,0	3,5	3,0	2,5	2,0	3,0	3,5	2,5	3,0
2	Грузооборот Wчас, м3/ч;	4000	4100	4200	4300	3900	3800	4000	4500	4200	4100
3	Продолжительность смены Гсм , ч	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8
4	Количество полос движения	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
5	Экскаватор ЭКГ-8И;	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
6	Автосамосвал БелАЗ-7509	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

IV. Оформить отчёт по практической работе № 16 на листах формата А 4 и защитить его.



4. Определение параметров системы разработки

Практическая работа № 17

Тема: Определение параметров системы разработки

Задание: I. Выписать и изучить основные термины и понятия по теме. Контрольные вопросы:

Дать определение системы открытой разработки месторождений и сформулировать ее основные определяющие признаки.

Сущность систем разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом.

Дать характеристику классификациям систем открытой разработки полезных ископаемых.

Дать определение основным элементам систем разработки. Дайте определение понятий категорий запасов по степени подготовленности их к добыче.

Дать характеристику углубочным системам разработки с автомобильным, автомобильно-железнодорожным, автомобильно-конвейерным транспортом.

Дайте характеристику углубочным системам разработки с железнодорожным транспортом. Основные требования к условиям их применения.

Дайте характеристику углубочным системам разработки с применением комбинированного транспорта.

II. Пример. Выбрать систему разработки и рассчитать ее параметры

Дано:

мощность вскрыши 90 ч 60 м

мощность рудного тела 80 м

угол падения рудного тела °

размер залежи в плане 1800*1200 м

режим горных работ 300 дней в год

Физико - технические свойства горных пород

Показатель	Индекс	Ед. изм.	Полезное ископаемое	Вскрыша
Предел прочности при сжатии усж при сдвиге усдв при растяжении ураст	у	Мпа	190 32 21	110 31 10
2. Плотность породы		Н/дм3	33	31
3.Коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову	ѓ		8	6
4. Средний размер отдельностей в массиве	Lср	м	1,12	0,8
5. Коэффициент трещиноватости	K гр		0,85	0,7
6. Коэффициент вскрыши граничный	K гр		2,5	2,5
7.Коэффициент в массиве	w	%	3%	0
8.Угол откоса в уступе		градус	70	65
9.Угол откоса отвала	45	45	45	45

Решение

Выбор системы разработки

Руководствуясь классификацией систем разработки предложенной академиком Ржевским В.В. и исходными данными в данном примере целесообразно применить:

смешанную систему разработки - углубочно сплошную;

порядок отработки месторождения - продольный однобортовой;

фронт вскрыши и добычных работ перемещается параллельно длинной оси месторождения полезных ископаемых;

индекс группы системы - УС;

группа - углубочно-сплошная;

индекс подгруппы - УСД;

подгруппа - углубочно-сплошная продольная;

индекс системы - УСДО

система разработки - углубочно-сплошная продольная однобортовая.

2. Расчет параметров системы разработки

а). Уступ. Высота уступа согласно ЕПБ и норм технологического проектирования при использования экскаватора ЭКГ - 8И определяется:

в рыхлых породах hy = 1,2 Нч

где Нч = max* высота черпания hy = 1,2 * 12,5 = 15 м

для скальной вскрыши hy = 15 м

для полезного ископаемого hy = 15 м

б). Ширина заходки в целике по нормам проектирования 17ч20 м По расчету в = 1,5Rч = 1,5*12,2 = 18,3 м

в). Фронт работы уступа вскрыши

В данном примере предусматриваем организацию вскрышных работ - один блок на уступе, с одним выездом, транспорт железнодорожный.

Длина блока как правило равна длине уступа.

Максимальное число уступов на вскрыше:

Nув = (5.14)

М - мощность вскрыши средняя, м.

Шрn =50м - ширина рабочей площади по нормам проектирования.

Nув = =1,3

Nув = 1,3 средняя величина.

Максимальное количество уступов Nв=3,5 в период максимального развития горных работ

3.Темпы углубки и скорость подвигания вскрышных работ

Vг = (5.15)



Qэгод - годовая производительность ЭКГ - 8 и (среднестатистическая);

Lд - длина фронта работы экскаватора на уступе, м;

врm - ширина разрезной траншеи (дна) м по нормам проекта 30 м;

Шрn - ширина рабочей площади по нормам проекта принята 50 м;

hу - высота уступа 15 м;

б и б1 углы откоса уступа вскрыши 65є (исходные данные);

Бт =30м - ширина транспортной бермы;

Qэ год = Qсм*N = 1800*900=1,62*106 м3/год (5.16)

N =900 - количество смен в году

Vг = в год

Скорость продвижения фронта вскрыши (Vфв):

Vфв = (5.17)

где Qв г = 4600000 м3/год - годовая производительность карьера по вскрыше;

Lф = Lk *hу - длина карьера по верху

hу - высота уступа

Lk = 2200 * hу =2200*15=33000 м

Параметры развала горной массы:

Ширина развала

Вm=kз*Во+(n-1)в; м (5.18)



при порядном взрыве kз=1

Во=kв k hy; kв=3; k=1 (5.19)

Во=3*1 *15=3*1.095*15=49м

Вm = 1*49+3*870 м.

Высота развала

Нр=(0,61 м)* hy

Нр=0,9*15=13,5 м.

IV.Выполнить расчеты по исходным данным табл. (по последней цифре)

№	Наименования данных	№ вариантов
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Угол падения залежи n.., град.	7	6	8	9	10	11	12	13	14	15
2	Средняя мощность п. и., m, м	80	70	75	80	85	90	95	100	110	120
3	Мощность (наносов) mн, м	15	12	10	15	20	25	22	30	32	20
4	Мощность вскрыши до верхней отметки п.и., mв, м	60	50	55	60	65	70	75	80	50	85
5	Мощность вскрыши, mmax, м	90	80	90	100	110	120	80	90	130	100
6	Длина залежи по проcтиран, L, м	1800	1500	1600	1700	1800	1900	2000	2100	2200	2000
7	Ширина залежи по падению, Lш, м	1200	900	1000	1100	1200	1300	1400	1500	2100	1400
8	Верхняя граница добычи на глубине, hд, м	60	50	70	80	90	100	70	60	100	80
9	Грузопоток по вскрыше в смену м3/см	5100	5000	4800	4900	5000	5200	4900	5000	5200	5100
10	Грузопоток по п.и. в смену, м3/см	4800	4700	4500	4600	4700	4800	4600	4700	5000	4900
11	Расстояние от забоя до отвала, м	3000	2500	2300	2400	2500	2600	2400	2500	3200	2700
12	Расстояние перемещения .., м	3500	3000	2700	2800	3000	3100	2600	2800	3200	3000
13	Вид транспорта: - на вскрыше - на добыче n..	Опр-ть	Опр-ть	Опр-ть	Опр-ть	Опр-ть	Опр-ть	Опр-ть	Опр-ть	Опр-ть	Опр-ть
14	Угол откоса борта карьера max, град	40	40	40	40	40	40	40	40	40	40
15	Коэффициент вскрыши граничный, K гр м3/м3	2,3	2,5	2,6	2,7	3,0	3,2	2,8	2,4	2,6	2,8

IV. Оформить отчёт по практической работе № 17 на листах формата А 4 и защитить его.



5. Определение параметров основных технологических процессов гидромеханизации открытых горных работ

Практическая работа № 18

Тема: Определение параметров основных технологических процессов гидромеханизации открытых горных работ

Задание: I. Выписать и изучить основные термины и понятия по теме. Контрольные вопросы:

В чем сущность гиромеханизированного комплекса открытых горных работ.

Какие технологические процессы включают гидромеханизацию открытых горных работ?

Гидромеханизированная разработка рыхлых отложений.

Гидромеханизированный способ вскрыши и отвалообразования .

Сущность технологии гидромониторного размыва.

Что входит в состав гидромониторно-насосно-землесосный комплекса?

Гидротранспорт и средства напорного гидротранспорта.

Водоснабжение гидроустановок.

II. Пример. Рассчитать параметры основных производственных процессов гидромеханизации открытых горных работ.

Дано: тип залежи УКРП (Латышевский участок Кедровского угольного карьера); размеры залежи в плане 1800 х 600 м; показатели трудности проведения процессов: экскавации П'э < < 3; транспортирования Пт = 2; средняя высота разрабатываемого уступа Ну=16 м; категория разрабатываемой породы -- III; коэффициент разрыхления пород Кр = 1,2; плотность породы у = 2,64 т/м3; пористость породы m = 0,35; годовой объем вскрышных пород W - 1 600 000 м3; количество рабочих дней в году Na = 150; количество рабочих смен в сутки пш = 3; продолжительность смены t = 8 ч; гранулометрический состав: d = 2 мм (Р = 70 %); d = 2,32 мм (Р = 30 %).

Решение

I. Общие сведения о районе. Латышевский участок Кедровского угольного разреза расположен в центральной части Кемеровского каменноугольного района.

Поверхность района представляет собой приподнятую равнину, расчлененную неглубокими долинами рек Кедровка и Большая Чесноковка.

Климат резкоконтинентальный. Средняя температура воздуха составляет --0,6 °С, средняя продолжительность безморозного периода 116 дней; среднегодовое количество осадков 424 мм.

Рыхлые вскрышные породы участка представлены в основном лёссовидными суглинками и частично песками и галечниками четвертичного возраста.

II. Гидромониторный размыв породы (стр. 15--32 [36]).

Исходя из исходных данных и типа рассматриваемого месторождения принимается гидромониторный способ разработки породы (рис. 1,2).

Необходимый часовой расход воды по участку:

Qв =

где W -- годовая производительность участка (карьера) по породе, м3; q -- удельный расход воды (в соответствии с категорией пород равен 9), м3/м3; псм -- количество рабочих смен; t -- продолжительность смены, час; К1-коэффициент запаса воды.

Рис. 1. Технологическая схема гидромониторного размыва вскрышных пород

Рис. 2. Схема гидравлической разработки пород на площадке уступа:

1 -- землесосная станция первого подъема; 2--гидромонитор; 3--водовод;

4 -- пульпопровод; 5--зумпф; 6--пульпоотводная канава

Расчетное число рабочих гидромониторов:

Мг1 =

где Кв -- коэффициент использования гидрооборудования.

Принимается гидромонитор марки ГМН-250С с часовой водопроизводительностью Qr.M = 1400 м3 и напором Нг = 60 м. Скорость высоты струи из насадки:

Vc = цг= 32,8 м/с,

где ц -- коэффициент скорости; g -- ускорение свободного падения, м/с2.

Секундный расход воды гидромонитора:

Qг.с =

Расчетный диаметр насадки гидромонитора:

Dн=0,52

Принимаем по стандарту dH= 125 м.

Потери напора в коленах и шарнирах гидромонитора:

Hк = Кп.н* Q2г.c = 14*0,42 = 2,24 м,

где Кп.н--коэффициент потерь напора.

Для гидромонитора марки ГМН-250С Кп.н = 14.

Потери напора в насадке гидромонитора:

h= 0,06 =

Общие потери напора в гидромониторе:

Нг=hк+hн = 2,24 + 3,28 = 5,52 м.

Минимальное расстояние гидромонитора от забоя:

1min=а*Ну= 0,8*16 =12,8 м,

где а -- коэффициент приближения, зависящий от свойств грунта (для супесчаных пород а = 0,08); а = 0,8+1,2; 0,4; 0,3 соответственно при ручном, дистанционном и дистанционном самоходном управлении; Ну--высота разрабатываемого уступа, м.

Максимальное расстояние гидромонитора от забоя:

lmax= (0,2чО,4)*Нг= 0,4 * 60 = 24 м.

Шаг передвижки гидромонитора:

аг =

Принимаем аг = 6 м, так как длина стандартной трубы равна 6 м.

Ширина заходки гидромонитора:

Аг = 2v l max 2 - lmin+aг)2 = 2v242- (12,8 + 5,5)2 = 31 м.

Объем породы, смываемой с одной стоянки гидромонитора (одного места работы):

WCM =ar*Аг* Ну= 5,5*31*16 = 2740 м3.

Ш. Гидротранспорт и средства напорного гидротранспорта.

1. Гидротранспорт [24, 41].

Исходя из рельефа местности гидротранспорт принимается напорный. Для гидротранспортирования твердых частиц в турбулентном потоке (в наших условиях будет только турбулентный поток) режим движения гидросмеси определяется рядом параметров, из которых основными являются: критическая и действительная скорости гидросмеси; плотность гидросмеси; концентрация твердых частиц и диаметр трубопровода.

Часовая производительность карьера по грунту:

Qгр =

Средневзвешенная пористость грунта:

Mср =

Средневзвешенная крупность частиц:

dср =

Средневзвешенная плотность грунта:

mср =

где mh dh ymi -- соответственно пористость, диаметр (мм), плотность (т/м3) i-й частицы; Рi -- процентное содержание i-й частицы.

Плотность гидросмеси:

гг =

Часовая производительность карьера по гидросмеси:

Qг =Qгр*(1-m cp+q) = 444 (1 - 0,35 + 9) = 4285 м3/ч.

Далее производим расчет гидротранспорта по методу В.В. Трайниса.

Коэффициент, учитывающий содержание R (%) мелких классов по массе (для породы с dcp? 2,16 мм):

C=0,75*

Критическая скорость транспортирования гидросмеси:

Vкр=

где Дп -- диаметр трубопровода, м; ?о -- коэффициент гидравлических сопротивлений (принимается по таблице приложения в соответствии с Дп); К--эмпирический коэффициент; (?? -- коэффициент сопротивления при свободном падении частиц в среде; у0--плотность воды, т/м3.

Так как С < 0,4, то VKp = 2,65 * 1,15 = 3,09 м/с.

Действительная скорость гидросмеси:

Vд=

Так как VKp?Vд, то диаметр трубопровода (пульповода) выбран правильно (Дn= 0,5 м); Q3 -- производительность землесоса, м3/ч; р -- число "пи", равное 3,14.

Удельные потери напора при движении чистой воды:

io=

Удельные потери напора при движении гидросмеси:

Iг=iо*

Средства напорного гидротранспорта [41].

Исходя из часовой производительности карьера по гидросмеси (Qг = 4200 м3/ч) принимается землесос марки 16Гр-8т с подачей Q3 = 2140 м3/ч и напором Н3 = 61 м. Количество забойных грунтовых насосов:

М'э1 =

где Кв -- коэффициент использования землесоса во времени. Принимается два забойных грунтовых насоса (M3i). Шаг передвижки грунтового насоса:

аз=

где h -- высота недомыва h=1,5--2 м), м; i -- уклон недомыва забоя в сторону зумпфа.

Число гидромониторов на один забойный грунтовый насос с учетом одного резервного:

Mг1=

Принимаем три гидромонитора на один грунтовый насос (тг). Общее количество гидромониторов на карьере:

Мг=тг*М3]= 3*2 = 6 ед.

Ширина заходки землесосной установки:

Aз = mr *Аг= 3*31 =93 м,

где Аг -- ширина заходки гидромонитора, м.

Объем породы, отрабатываемой с одной стоянки землесосной установки:

Wзу = А3*Ну*аз= 93*16*40 = 59 520 м3.

Объем недомыва:

Wн=

Объем зумпфа грунтового насоса:

Wз=

где п3 -- число грунтовых насосов, работающих из одного зумпфа; К3 -- коэффициент запаса объема зумпфа (К3 = 1,5+2).

Потери напора на геодезический подъем гидросмеси:

hп=Hп

где Нп -- геодезия подъема гидросмеси, м.

Потери напора на геодезический подъем во всасывающем патрубке:

Hвс=Hвс

где Нвс -- высота всаса грунтового насоса, м.

Потери напора на трение во всасывающем патрубке h'BC ?2м.

Потери напора на трение по длине пульповода: h,= i3 *L3B =0,0378*2000 = 75,5 м,

где Lгт -- дальность гидротранспортировки, м.

Местные потери в пульповоде:

Hм=0,1Нl, =0,1*75,5 = 7,55 м.

Необходимый полный напор:

Hnn=hn+hвc+h'вс+hl+hм+h0= 28 + 1,68 + 2 + 75,5 + 7,55 + 3 = 118 м.

Необходимое количество подъемов от забоя до гидроотвала:

Nп1=

где Н3 -- напор грунтового насоса, м. Принимаем два подъема (Nп).

Количество грунтовых насосов на карьере с учетом перекачных:

М3=М3l*Nп=2*2 = 4 ед.

IV.Водоснабжение гидроустановок [24, 41].

Водоснабжение гидромеханизированных работ будет осуществляться напорным способом с кругооборотом воды. Такое решение принято исходя из рельефа местности, наличия имеющегося источника воды и требований экологии.

Необходимый расход воды на одну гидромониторно-землесосную установку:

Q'в=

Диаметр магистрального водовода:

Дв1=0,018=0,597 м.

где V-- скорость движения воды в трубопроводе, м/с.

Принимается ближайший стандартный диаметр, т. е. Дв = 0,6 м.

Удельные потери напора движения воды в магистральном водоводе:

io=

где g -- ускорение свободного падения, м/с2. Потери напора в магистральном водоводе:

hl1=ioLмв= 0,0138*1000= 13,8 м,

где Lм.в.-- длина магистрального водовода, м.

Диаметр забойного водовода:

Д'зв=0,018=0,43 м.

Принимается Двз = 0,4 м по стандарту. Удельные потери напора движения воды в забойном водоводе:

io=

Потери напора в забойном водоводе:

hl2= im* L3в = 0,0058 * 100 = 0,58 м,

где L3.в-- длина забойного водовода, м.

Общие потери напора в водоводе:

hl' =hl1+hl2 =13,8 + 0,58 = 14,38 м.

Местные потери напора в водоводе:

hм =0,08 h'l = 0,08*4,3 8 = 0,35 м.

Необходимый напор в водоводе гидроустановки:

Нн.н.=Н'г.н. + hвс. + Нв + h'l+ hм+ Нг+ hг =

= 2 + 1,3 + 15 + 14,38 + 0,35 + 60 + 5,52 = 98,2 м,

Где Нв -- высота (геодезия) подачи воды, м; Н'г в -- геодезическая высота всасывания, м; hв. с -- потери на трение во всасывающей трубе, м.

Количество подъемов по водоводу:

Nп=

Для расхода воды Q'e = 1957,5 м3/ч и необходимого напора на одну гидроустановку Ннн. = 90 м, принимаем марку насоса 20Д-6 с расходом QH = 1958ч2300 м3/ч и напором Нн = 89ч 100 м.

Расчетное число насосов по производительности:

Мн1=

Общее число насосов по карьеру с учетом подъемов:

Мн=Мн1*Nп= 2*1 = 2 ед.



6. Расчет водоотлива

Практическая работа № 19

Тема: Расчет водоотлива

Задание:

I. Выписать и изучить основные термины и понятия по теме. Контрольные вопросы:

Понятие водоотлива на открытых горных работах

Какие схемы водоотлива существуют на карьере?

Сущность водоотлива на карьере.

Какие факторы влияют на выбор водоотлива?

Выбор и расчет насоса.

II. Пример. Глубина карьера -- 300 метров.

Максимальный водоприток -- 10500 м3 /сут.

Водоприток карьера в сутки -- 6000 м3/сут.

Решение

Рассчитаем производительность насосной станции по нормальному водопритоку;

Qp =Qн/To = 6000/20=300 м3/час

где: То -- число часов работы в сутки

Qн -- нормальный водоприток в карьере.

Рассчитываем геометрический напор:

Нг = Нк+ НВС + НП = 300 + 5 + 3 = 308 м,

где: Нк -- глубина карьера, м;

НВС -- высота всасывания, м;

НП -- высота переподъёма воды над поверхностью, м.

Предусматриваем к установке насос ЦНС = 300--360, имеющий в оптимальном режиме подачу Qопт = 300 м3/час, напор Н = 360 м.

Рассчитываем оптимальный диаметр трубопровода:

Dопт = R*0,0131* Q0,479 опт = 1*0,0131*3000,479 = 0,196 м,

где R = 1 -- коэффициент, зависящий от числа напорных трубопроводов.

Определяем толщину стенки трубопровода:

=

где:

о = к1*D*P = 2,27*6*0,219 = 2,98

-- толщина стенки, определяющая прочность материала;

к1 = 2,27 -- коэффициент, учитывающий марку стали (С-20);

D = 0,219 м -- наружный диаметр трубы;

Р = 6 Мпа -- давление у напорного патрубка;

Sk = (a1+a2)*T = (0,25 + 0,1)-10 = 3,5 мм -- коррозийный износ;

a1= 0,25 мм/год -- скорость коррозийного износа поверхности труб (с учётом ведения взрывных работ);

a2= 0,1 мм/год -- скорость коррозийного износа внутренней поверхности;

R = 15 % -- коэффициент, учитывающий минусовой допуск толщины стенки труб.

Принимаем толщину стенки -- 7 мм.

Таким образом, окончательно принимаем трубы бесшовные горячедеформированные (ГОСТ 8732-78) с внутренним диаметом D = 203 мм и толщиной стенки 1 мм.

Определяем расчётную скорость воды в трубопроводе:

где dH. = 0,203 м -- диаметр внутренний трубопровода. Определяем расчётный напор насосной станции:

Нp =НГ + h = 308 + 48,5 = 356,8 357 м,

h = (*/d+)*V2/2*g =

= (0,0388*660/0,203 + 15,76)*2,582/2*9,81= 48,9 м -

суммарные потери трубопровода

= 0,021/d0,3н = 0,021/0,2030,3 = 0,0388

- коэффициент гидравлического трения по Ф.А. Шевелеву;

= .1 + 2 + 3 = 600 + 45 + 15 = 660 м

-- полная длина трубопровода;

.1 = 600 м -- длина трубопровода в карьере;

2 = 45 м -- длина трубопровода в насосной камере;

3 = 15 м -- длина трубопровода на поверхности сброса воды.

= к + л + кп+ о.к.= 0,440 + 5,52 + 9,6 + 0,2 = 15,76

-- сумма коэффициента гидравлического сопротивления.

Так как расчётный напор удовлетворяет выбранному насосу, то окончательно принимаем насос ЦНС-300-360.

Для того, чтобы обеспечить расчётный напор и подачу достаточно одного насоса. При приточках воды более 50 м3/час главная водоотливная установка должна быть оборудована тремя насосами: один -- рабочий, второй -- горячий резерв, третий -- холодный резерв. Следовательно, общее количество насосов -- три.

Выбор привода насоса. Определяем напорную характеристику внешней сети:

Нс = Нг + R*Q2p,

где Нг = 308 м -- геодезическая высота подъема;

Qp -- производительность насоса, м3/час;

R = h/Q2 = 49/3002 = 0,00054

-- обобщенный коэффициент гидравлических сопротивлений сети.

Результаты вычислений заносим в таблицу 1. Напорная характеристика ЦНС-300-360, I = 6.

По результатам таблицы 1 строим график режима работы насоса ЦНС-300-360, путём нанесения полученной напорной характеристики внешней сети Нc на действительный график режима работы насоса, который даётся заводом изготовителем. Из индивидуального графика (рис. 1) определяем:

Таблица 1

	0	1/4 Q	1/2 Q	3/4 Q	Q,	5/4 Q,
Q, м3/ч	0	15	150	225	300	375
Нc	308	311	320	335	357	385

Рис. 1. Индивидуальный график режима работы насоса ЦНС-300-360

Qд = 320

Hд = 360 м;

= 0,68.

Определяем мощность привода насоса:

N =

где Qд = 320 м3/ч -- индивидуальная производительность;

Нд = 360 м -- индивидуальный напор;

р = 1000 г/м3 -- плотность воды;

= 0,68 -- кпд насоса.

Принимаем электродвигатель "Украина-560 М 445", мощностью 500 кВт,

п = 1485 об./мин., = 96,6 %.

III. Выполнить расчеты по исходным данным табл. (по последней цифре).

№	Наименования данных	№ вариантов
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Нормальный водоприток в карьере, Qн, м3/см.	5000	5200	5500	6000	6200	6400	5800	6600	6500	6800
	Глубина карьера, Нк, м;	300	350	400	450	500	550	250	200	320	420
	Высота всасывания, НВС м;	5	5	6	6	7	7	4	4	5	6
	Высота переподъёма воды над поверхностью, НП,м.	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	2,3	3,2	3,8
	Коэффициент, учитывающий марку стали (С-20); к1	2,27	2,27	2,27	2,27	2,27	2,27	2,27	2,27	2,27	2,27
	Наружный диаметр трубы; D, м	0,21	0,22	0,23	0,24	0,20	0,25	0,21	0,23	0,22	0,20
	Давление у напорного патрубка; Р, Мпа	6,0	6,2	6,4	6,6	6,8	5,8	5,6	6,0	7,0	7,2
	Скорость коррозийного износа оверхности труб, a1, мм/год	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
2	Скорость коррозийного износа внутренней поверхности; a2, мм/год	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
3	Коэффициент, учитывающий минусовой допуск толщины стенки труб, R, %	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15
4	Длина трубопровода в карьере; .1 , м	600	400	500	350	450	550	650	600	500	400
	Длина трубопровода в насосной камере; 2, м	45	46	47	48	49	50	35	38	40	42
	Длина трубопровода на поверхности сброса воды, 3 , м	15	13	17	20	22	15	18	14	13	19
	Геодезическая высота подъема; Нг, м	308	360	410	410	440	450	290	240	310	410

IV. Оформить отчёт по практической работе №19 на листах формата А 4 и защитить его.



Библиографический список

Основная

Ржевский В.В. Открытые горные работы. I Часть. Производственные процессы. М., Недра, 1985. - 549 с.

Ржевский В.В. Открытые горные работы. II Часть. Технология и комплексная механизация, Недра, 1985. - 549 с.

Ялтанец И.М., Щадов М.И. Практикум по открытым горным работам. М.: МГГУ, 2003. -429 с.

Томаков П.И. Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ. М.: Недра, 1986.- 312 с.

Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. М.: Недра, 1985.

Шкундин Б.М. Землесосные работы в гидротехническом строительстве. М., 1987.

Русский И.И. Технология отвальных работ и рекультивация на карьерах. М.: Недра, 1979. -443 с.

Р.Ю. Ернеев, О.П. Зюбан, А.Н. Ряполов, А.А Паршин, В.В. Карпов.

"Технология и комплексная механизация открытых горных работ". Учебное пособие. Губкин ГИ МГОУ- 2008.- 170 с.

Дополнительная

Астафьев Ю.П., Попов Р.В., Николашин Ю.М. Управление состоянием массива горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых

Киев: Донецк: Виша шк. Головное изд-во, 1986.- 272 с.

Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1982.- 280 с.

Брюховецкий О.С., Бунин Ж.В., Ковалев И.А. Технология и комплексная разработки месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1989.- 302 с.

Справочник. Открытые горные работы. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г. и др. М.: Горное бюро, 1994. - 590 с.

Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М.: Недра, 1974.

Размещено на Allbest.ru

Размещено на Allbest.ru

...